DE1524781A1 - Arrangement for reading an information carrier and information carrier - Google Patents
Arrangement for reading an information carrier and information carrierInfo
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Description
703 BDBLINGEN SINDELFINGER STRASSE 49 FERNSPRECHER (07031)6613040703 BDBLINGEN SINDELFINGER STRASSE 49 TELEPHONE (07031) 6613040
Böblingen, 7. 4. 1967 pr-hnBöblingen, April 7, 1967 pr-hn
Anmelderin: International Business MachinesApplicant: International Business Machines
Corporation, Armonk, N. Y. 10Corporation, Armonk, N.Y.10
Amtliches Aktenzeichen: NeuanmeldungOfficial file number: New registration
Aktenzeichen der Anmelderin: Docket 10 92 7Applicant's file number: Docket 10 92 7
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ablesen eines Informationsträgers und einen Informationsträger mit durch den Magnetisierungszustand in seinen einzelnen Bereichen dargestellten Informationen, die durch einen linear polarisierten Strahl abgetastet werden, dessen Lage unter der Wirkung des imjeweils abgetasteten Bereich vorliegenden Magnetisierungszustandes gedreht wird.The invention relates to an arrangement for reading an information carrier and an information carrier with information represented by the magnetization state in its individual areas, the are scanned by a linearly polarized beam, the position of which is subject to the effect of the magnetization state present in the respective scanned area is rotated.
Es ist bekannt, Informationen auf dünnen magnetisierbaren Schichten durch Aufprägen bestimmter Magnetisier.ungs zustände an den den einzelnen Bits zugeordneten Stellen aufzuzeichnen. Das Ablesen derartig aufgezeichneter Informationen erfolgt durch über diese Schichten bewegte Magnetköpfe, in deren Wicklungen beim Vorbeige" en an einemIt is known to record information on thin magnetizable layers by impressing certain states of magnetization at the locations assigned to the individual bits. Reading of such recorded information by moving over these layers of magnetic heads, in the windings in Vorbeige "s at a
00 984 8/U0200 984 8 / U02
örtlich magnetisierten Bereich Ströme induziert werden, deren Ri chtung von dem magnetischen Zustand des betreffenden Bereiches abhängt. locally magnetized area currents are induced whose direction depends on the magnetic state of the area concerned.
Es ist weiterhin bekannt, auf dünnen Schichten magnetisch aufgezeichnete Informationen mit Hilfe des von diesen Schichten reflektierten Lichtes durch die Verwendung des sogenannten magnetooptischen Kerreffektes abzulesen. Da die Drehung auf Grund des magnetooptischen Kerreffektes so klein ist, daß ihre Feststellung mittels einer einen Analysator enthaltenden Anordnung nicht mit der erforderlichen Sicherheit möglich ist, wurde auch schon versucht, reflektierende Schichten zu verwenden, die zusätzlich den Faraday-Effekt aufweisen. Da die Eindringtiefe der abtastenden Strahlen in diese Schichten jedoch sehr gering ist, war die zusätzliche Drehung auf Grund der Verdetkonstante zu gering, um eine ins Gewicht fallende Verbesserung der Ablesegenauigkeit zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang wird auf die Patentanmeldung J 24 641 und auf die Literatur stelle "A Multilayer Dielectric- and Magnetic-Film Memory Cell Designed for Optical Read Out" in Journal of Applied Physics, Vol. 35, No. 3, März 1964, Seiten 772 und 773, hingewiesen.It is also known to record magnetically on thin layers Information with the help of the light reflected from these layers through the use of the so-called magneto-optical Read the Kerre effect. Since the rotation due to the magneto-optical Kerre effect is so small that it can be determined by means of an arrangement containing an analyzer is not possible with the required safety, attempts have also been made to use reflective To use layers that also have the Faraday effect. Because the depth of penetration of the scanning rays into these layers however, is very small, the additional rotation due to Verdet's constant was too small to provide any significant improvement to ensure reading accuracy. In this context, reference is made to patent application J 24 641 and to the literature "A Multilayer Dielectric- and Magnetic-Film Memory Cell Designed for Optical Read Out" in Journal of Applied Physics, Vol. 35, No. 3, March 1964, pages 772 and 773.
Während die optischen Verfahren zur Abtastung magnetischer Aufzeichnungen wegen der Kleinheit der mit den bisherigen Anordnungen erreichte Drehungen der Polarisationsebene sich nicht durch-While the optical method of scanning magnetic records because of the smallness of the rotations of the plane of polarization achieved with the previous arrangements
009848/1/,02009848/1 /, 02
setzen konnten, war es mit den bekannten elektromagnetisch wirkenden Magnetköpfen möglich, die Aufzeichnungen von magnetisierbaren Aufzeichnungsträgern mit der erforderlichen Sicherheit abzulesen. Die Abtastung von Informationen mittels Magnetköpfen hat aber eine Reihe von schwerwiegenden Nachteilen. So ist beispielsweise das Auflösungsvermögen eines Magnetkopfes durch die Breite des Magnetspaltes bedingt, die ein bestimmtes Maß nicht unterschreiten kann. Darüberhinaus ist die Abnutzung sowohl der Magnetköpfe als auch des Trägermaterials, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten der Relativbewegung zwischen Träger und Magnetkopf außerordentlich groß.could put, it was with the well-known electromagnetically acting Magnetic heads make it possible to read the recordings from magnetizable recording media with the necessary security. The scanning of information by means of magnetic heads has a number of serious disadvantages. Such is the resolving power, for example of a magnetic head due to the width of the magnetic gap, which cannot fall below a certain level. In addition, the wear and tear of both the magnetic heads and the substrate, especially at high speeds, is the The relative movement between the carrier and the magnetic head is extremely large.
Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine Anordnung zum Ablesen eines optischen Informationsträgers und einen optischen Informationsträger anzugeben, der eine große Aufzeichnungsdichte und selbst bei hohen Abtastgeschwindigkeiten einen sehr geringen Verschleiß gewährleistet.The invention is based on the object, an arrangement for reading an optical information carrier and to provide an optical information carrier which has a high recording density and guarantees very little wear even at high scanning speeds.
Um diese Aufgabe zu verwirklichen, wird gemäß der Erfindung eine Anordnung zum Ablesen eines Informationsträgers und ein Iniarmationsträger mit durch den Magnetisierungszrstand in seinen einze.l nen Bereichen dargestellten Informationen, die durch einen linear polarisierten Strahl abgetastet werden, dessen Lage unter der Wir-To achieve this object, according to the invention, an arrangement for reading an information carrier and an information carrier with information represented by the magnetization in its individual areas, which are scanned by a linearly polarized beam, the position of which is
009848/U 02009848 / U 02
-A--A-
kung des im jeweils abgetasteten Bereich vorliegenden Magnetisierungszustandes gedreht wird angegeben, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die auf einer spiegelnden Fläche aufgebrachte magnetisierbare Schicht durchsichtig ist und eine hohe Verdetkonstante aufweist und daß der abtastende Strahl unter einem solchen spitzen Winkel und mit einer solchen Lage der Polarisationsebene in die durchsichtige Schicht eintritt, daß er mehrfach zwischen den beiden die Schicht begrenzenden Flächen reflektiert wird wobei die bei jedem Schichtdurchtritt erfolgenden Drehungen der Polarisationsebene sich summieren und nach Verlassen der Schicht einem einen Analysator enthaltenden Fühler zugeführt werden.the current state of magnetization in the area being scanned rotated is specified, which is characterized in that the applied to a reflecting surface magnetizable Layer is transparent and has a high Verdet constant and that the scanning beam peaks under such Angle and with such a position of the plane of polarization enters the transparent layer that it is several times between the two the surfaces delimiting the layer is reflected, the rotations of the plane of polarization occurring with each layer passage add up and are fed to a sensor containing an analyzer after leaving the shift.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildungsform des Erfindungsgegenstandes ist die magnetisierbare durchsichtige Schicht von einer dielektrischen durchsichtigen dünnen Schicht bedeckt.According to a particularly advantageous embodiment of the subject matter of the invention the magnetizable transparent layer is covered by a dielectric transparent thin layer.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausbildungsform des E rf indungs gegenstände s besteht die durchsichtige magnetisierbare Schicht aus Eiiropium Oxyd, aus Europium Chalcogenid oder aus Granat. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Informationsträger aus einem Trägermaterial, einer darauf angeordneten diehroitischen Schicht, einer darauf angeordneten durchsichtigen, magnetisierbaren und eine hohe Verdetkonstante aufweisenden Sh'cicht und einer diese befleckenden dünnen durchsiebten dielektrischenAccording to a further particularly advantageous embodiment of the objects of the invention, there is the transparent magnetizable Layer made from Eiiropium Oxyd, from Europium Chalcogenide or from Garnet. It is particularly expedient if the information carrier is made from a carrier material, a diehroic one arranged thereon Layer, a transparent, magnetizable Sh'cicht having a high Verdet constant arranged thereon and a thin sieved dielectric staining them
0 0 9 8 A B / 1 /, 0 2 ßAD oaiGINAL 0 0 9 8 AB / 1 /, 0 2 ßAD oaiGINAL
Schicht besteht.Layer consists.
Ein schräg auf die abzutastende Fläche des Aufzeichnungsträgers fallender linear polarisierter Lichtstrahl durchsetzt die dünne dielektrische Schicht und die durchsichtige magnetisierbar Schicht, wird an der als/4ichroitischer Spiegel wirkenden reflektierenden Schicht und dann an der Grenzfläche zwischen der durchsichtigen magnetisierbaren und der dielektrischen Schicht usw. reflektiert. Ist der in der beschriebenen Weise abgetastete Bereich magnetisiert, so erfolgt eine Drehung der Lage der Polarisationsebene des einfallenden und des reflektierten Strahles, die nach jedem einer Reflexion folgenden neuen Durchlauf vergrößert wird. Die nach mehreren Durchläufen insgesamt erfolgte Drehung ist wesentlich größer als die mit den bisher bekannten Anordnungen auf Grund des magnetooptischen Kerreffektes erzielbare Drehung,A linearly polarized light beam falling obliquely onto the surface of the recording medium to be scanned penetrates the thin dielectric The layer and the transparent magnetizable layer are reflecting on the mirror acting as a dichroic mirror Layer and then at the interface between the transparent magnetizable and the dielectric layer, etc. reflected. If the area scanned in the manner described is magnetized, so there is a rotation of the position of the plane of polarization of the incident and the reflected beam, which occurs after each is enlarged following a reflection. The total rotation that occurs after several passes is significant greater than the rotation achievable with the previously known arrangements due to the magneto-optical Kerre effect,
Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the figures. It demonstrate:
FLg. 1: die schematische Darstellung ci;u·» Λ u/.fri]: : ungHbei ■FLg. 1: the schematic representation ci; u · »Λ u / .fri]:: ungHbei ■
spiels des Erfindungsgedanker.s,game of invention,
i: ig« C; die ve r'.'rößi·- rte }'.',.: \ ■■ S11.·i : ig « C; die ve r '.' rößi · - rte } '.' ,.: \ ■■ S11. ·
c rf inil uny >;·<:. ;■ i: ■·■ ■ ' ■: jc rf inil uny>; · <:. ; ■ i: ■ · ■ ■ '■: j
BAD OalC'.NALBAD OalC'.NAL
In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist mit 2 ein aus Glas oder einem anderen neutralen Material bestehende Trägerschicht, auf der sich ein dichroitischer Spiegel 4 befindet, der aus Zink-Sulfid, Magnesium Eburid oder dergleichen bestehen kann. Dieser Spiegel besteht in an sich bekannter Weise aus einer Mehrzahl von übereinander liegenden Schichten. Auf diesem dichroitischen Spiegel befindet sich eine durchsichtige magnetisierbare Schicht 6, die beispielsweise aus Europium Oxyd, Europium Chalcogenid oder einem kompensierten Granat bestehen kann. Die Dicke dieser Schicht ist in der Größenordnung von 1000 Angström. Diese Schicht ist ferner so auszubilden, daß sie eine möglichst große Faraday-Drehung und eine möglichst geringe Absorption im Bereich des sichbaren Spektrums aufweist. Im Falle von Europium Oxyd wurde gefunden, daß bei Anwendung eines sättigenden magnetischen Feldes eine DrehungIn the arrangement shown in Fig. 1, 2 is a support layer made of glass or another neutral material, on which a dichroic mirror 4 is located, which is from Zinc sulfide, magnesium eburide or the like can consist. In a manner known per se, this mirror consists of a plurality of layers lying one on top of the other. On this dichroic Mirror is a transparent magnetizable layer 6, for example made of europium oxide, europium Chalcogenide or a compensated garnet can consist. The thickness of this layer is of the order of 1000 angstroms. This layer is also to be formed so that it has the largest possible Faraday rotation and the lowest possible absorption in the range of the visible spectrum. In the case of europium oxide, it has been found that when a saturating magnetic field is applied, rotation
5° ■5 ° ■
der Polarisationsebene um 3 · 10 pro cm zu erzielen ist. Diese Schicht ist endlich mit einer dünnen dielektrischen Schicht von etwa 100 bis 300 Angström überzogen, die beispielsweise aus Silizium Monooxyd- bestehen kann.the plane of polarization by 3 x 10 per cm can be achieved. This layer is finally covered with a thin dielectric layer of about 100 to 300 Angstroms, which for example consists of Silicon monooxide can exist.
optischer Sv.ideroptical Sv.ider
bildete Li.'.:lii'queli-3formed Li. '.: lii'queli-3
im-ii line;;:im-ii line ;;:
l·,l ·,
re.: .-.iärkv-r aui r e .: .-. iärkv-r aui
K. H-K. H-
Um*Around*
l.ichll.ichl
bad cn;::::i.\Lbad cn; :::: i. \ L
Bits in Form von örtlich aufgeprägten magnetischen Feldern M. vorliegen. Das Element 14 ist ein für sich bekannter Analysator, durch den nur Licht mit einer vorgegebenen Lage der Polarisationsebene hindurchtreten kann, um zu der Photozelle 16 zu gelangen. Das Vorliegen von auf diese Weise ziir Photozelle 16 gelangten Licht wird durch ein Registriergerät 18 angezeigt.Bits in the form of locally applied magnetic fields M. The element 14 is a well-known analyzer, through which only light with a predetermined position of the polarization plane can pass in order to reach the photocell 16. The presence of the photocell 16 reached in this way Light is indicated by a recorder 18.
Die abzulesenden Informationen werden mit Hilfe eines Schreibkopfes 1 aufgezeichnet, der eine Wicklung 3 aufweist, der elektrische Impulse gemäß der zu speichernden Informationenvon einer nicht dargestellten Impulsquelle zugeführt werden. Ein der Anordnung 1 zugeführter Impuls erzeugt in einem Bereich des Aufzeichnungsträgers 6 ein magnetisches Feld. Durch eine Relativbewegung zwischen dem Aufzeichnungsträger 6 und dem Schreibkopf 1 können eine Vielzahl nebeneinanderliegender magnetisierter Bereiche erzeugt werden. Es ist möglich, die Aufzeichnung auch mit anderen Verfahren durchzuführen, solange einzelne von einander unterscheidbare Bereiche magnetisiert werden können und diese Magnetisierungen eine binäre Information darstellen.The information to be read is recorded with the help of a write head 1 recorded, which has a winding 3, the electrical pulses according to the information to be stored from be fed to a pulse source, not shown. A pulse applied to the arrangement 1 generates in an area of the recording medium 6 a magnetic field. By a relative movement between the recording medium 6 and the Write head 1 can have a large number of adjacent magnetized Areas are generated. It is possible to carry out the recording with other methods, as long as individual areas which can be distinguished from one another can be magnetized and these magnetizations represent binary information.
Fällt der polarisierte Lichtstrahl IZ mit seiner durch den Vektor E wiedergegebenen Lage der Polarisationsebene auf den Speicherträger so wird an seiner oberen Fläche der aus EuO bestehenden Schicht 6 ein Teil davon nach oben reflektiert: werden und dabei um den Winl·. 1 p gedre^^jjy^ JJn^ ^ oR;~;NAL If the polarized light beam IZ falls with its position of the plane of polarization represented by the vector E on the storage medium, then a part of it is reflected upwards on its upper surface of the layer 6 consisting of EuO: are and thereby around the Winl ·. 1 p gedre ^^ jjy ^ JJn ^ ^ oR; ~ ; NAL
v/ird durch die in der Fig. 1 dargestellten Richtungen der PoIa-v / ird by the directions shown in Fig. 1 of the PoIa-
sebenen
risation/Έ und E gebildet. Dieser Winkel C? ist im allgemeinen
so klein, daß der mit den dargestellten Mitteln nicht einwandfrei festgestellt werden kann. Ein Teil des polarisierten Strahles 12
tritt in die durchsichtige magnetisierbare Schicht 6 entlang des Weges ρ ein und wird am dichroitisehen Spiegel 4 als Strahl q
in Richtung auf die dielektrische Schicht 8 reflektiert. Die Polarisationsebene E besteht auf dem Wege q aus zwei Komponenten,
von denen die eine gedreht ist und die andere nicht. Die gedrehte Komponente tritt aus der Oberfläche 6 aus, und
weist eine erste Drehung θ auf, wobei Q >
φ ist. Die nicht gedrehte Komponente der Polarisationsebene wird am dielektrischen
Film 4 reflektiert und durchquert die durchsichtige magnetisierbare Schicht 6 entlang des Weges p1. Der dichroitische
Spiegel reflektiert den Strahl, dessen Polarisationsebene zusätzlich gedreht wurde entlang des Weges q'. Dieser Vorgang
wiederholt sich so lange bis der Lichtstrahl das Ende des magnetisierten Bereiches M in der Schicht 6 erreicht.levels
risation / Έ and E formed. This angle C? is generally so small that it cannot be correctly determined with the means shown. Part of the polarized beam 12 enters the transparent magnetizable layer 6 along the path ρ and is reflected at the dichroic mirror 4 as beam q in the direction of the dielectric layer 8. The plane of polarization E consists of two components on the path q, one of which is rotated and the other is not. The rotated component emerges from the surface 6 and has a first rotation θ , where Q > φ . The non-rotated component of the plane of polarization is reflected on the dielectric film 4 and traverses the transparent magnetizable layer 6 along the path p 1 . The dichroic mirror reflects the beam whose plane of polarization was additionally rotated along the path q '. This process is repeated until the light beam reaches the end of the magnetized area M in layer 6.
Bei jeder Durchquerung der Schicht 6 wird der Winkel β größer. Bei einem magnetisieren Bereich der beispielsweise eine Ausdehnung von etwa 25 η hat, wird ein entsprechend ausgebildeter und kollimierter Lichtstrahl die Schicht etwa 20 mal durchsetzen, bevor er außerhalb des Wirkungsbereiches des magnetisierten Be-Each time the layer 6 is traversed, the angle β becomes larger. In the case of a magnetized area which, for example, has an extension of about 25 η, a correspondingly formed and collimated light beam will penetrate the layer about 20 times before it is outside the effective area of the magnetized loading
009ß/,8/U02 badct;:mal009ß /, 8 / U02 badct;: mal
reiches gelangt. Wenn bei jeder Durchquerung der magnetisierbaren Schicht ein Energieumsatz stattfindet, der einer Drehung der Polarisationsebene E auf Grund des Faraday-Effektes um 2 entspricht, so wird der endgültige Winkel & um den die ursprüngliche Polarisationsebene E gedreht wurde, etwa 40 betragen. Das sich ergebende Signal wird durch an sich bekannte Mittel, beispielsweise mittels des Analysators 14, der Photozelle 16 und der Anzeigevorrichtung 18 ermittelt. Geht man von einer ursprünglichen Intensität I des polarisierten Lichtstrahles 12 aus und nimmt mein eine Intensität I des die dielektrische Schicht 8 verlassenden Strahles an, so gilt = e , wobei a der Absorptionskoeffizient der durchsichtigengot rich. If at each crossing of the magnetizable layer, an energy conversion takes place corresponding to a rotation of the polarization plane E on the basis of the Faraday effect by 2, then the final angle by which the original polarization plane E was rotated, amount to about 40 microns. The resulting signal is determined by means known per se, for example by means of the analyzer 14, the photocell 16 and the display device 18. Assuming an original intensity I of the polarized light beam 12 and assuming an intensity I of the beam leaving the dielectric layer 8, then = e, where a is the absorption coefficient of the transparent
magnetisierbaren Schicht 6 und 1 die Länge des Weges des polarisierten Strahles 12 durch diese Schicht ist. Wird der Faraday-Effekt Θ magnetizable layer 6 and 1 is the length of the path of the polarized beam 12 through this layer. If the Faraday effect Θ
wird
der Schicht o^durch die Gleichung 6/1' t (■ ><
wiedergegeben, wobei Fwill
of the layer o ^ represented by the equation 6/1 't (■>< , where F
die Verdetkonstante, 1 die Länge des Weges des Strahles Ιθ in der Schicht und M die Einheit der Magnetisierung innerhalb der Schichtthe Verdet constant, 1 the length of the path of the beam Ιθ in the layer and M the unit of magnetization within the layer
1 \ F1 \ F
6 ist. Ersetzt man den Wert 1 durch , so wird θ H · M.6 is. If one replaces the value 1 with, then θ H · M.
a aa a
■-. h F ■ -. h F
Für die Einheitsmagnetisierung M kann die Faraday-Drehung fc7 N ,For the unit magnetization M, the Faraday rotation fc7 N ,
die eine Eigenschaft des verwendeten Materials ist, große Werte erreichen. Da Europium Oxyd eine sehr große Verdetkonstante, d. h. ein großes F, und eine relativ kleine Lichtabsorption a aufweist, ist dieses Material besonders geeignet, um den elektrooptischen Effekt der bei der Reflexion des polarisierten Lichtstrahls 12 am manfgetischen Material 6 auftritt, zu erhöhen. Die durch den Faraday-which is a property of the material used, achieve great values. Since europium oxide has a very large Verdet constant, i. H. has a capital F, and a relatively small light absorption a, this material is particularly suitable for the electro-optical To increase the effect that occurs when the polarized light beam 12 is reflected on the hardware material 6. The Faraday
00984 8-/U02 BAD 0?"c;>4AL 00984 8- / U02 BATH 0? "c;> 4AL
Effekt bewirkte Drehung ist so groß, daß die durch den magnetooptischen Kerreffekt erzeugte Drehung daneben praktisch nicht in Erscheinung tritt. Da der durch die e rf indungs gemäße Anordnung erzeugte Drehungswinkel sehr groß ist, ergeben sich gegenüber den bekannten Anordnungen eine Reihe von Vorteilen. Beispielsweise kann die der Abtastung dienenden Apparatur vereinfacht werden, wobei gleichzeitig die Sicherheit gegen Fehl-Able sung en stark erhöht wird. Darüberhinaus ist es möglich, die Aufzeichnungsdichte zu erhöhen und, da die genaue Lage des Aufzeichnungsträgers gegenüber der Abtastanordnung nicht kritisch ist, zu sehr hohen Abtastgeschwindigkeiten zu gelangen.The rotation caused by the effect is so great that the magneto-optical The rotation produced by the Kerreffect practically does not appear. Since the arrangement according to the invention The angle of rotation generated is very large, result opposite the known arrangements have a number of advantages. For example, the apparatus used for scanning can be simplified while at the same time ensuring security against incorrect readings is greatly increased. In addition, it is possible to increase the recording density and, since the exact position of the recording medium compared to the scanning arrangement, it is not critical to achieve very high scanning speeds.
BAD 03!-GINALBATH 03! -GINAL
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| DE1524781C3 (en) | 1973-12-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |